王瑞卓　徐芳　楊集友

摘 要：本文以S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼不同返修次數(shù)的焊接接頭為研究對(duì)象，通過不同的試驗(yàn)方法，測(cè)試其全熔透對(duì)接接頭的組織性能。主要對(duì)S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼對(duì)接接頭的拉伸性能、彎曲性能、沖擊性能、硬度等方面進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭多次返修之后，接頭的拉伸性能優(yōu)于母材，折彎性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，沖擊功最低值79J（-40℃）高于標(biāo)準(zhǔn)要求，硬度值也較合理。

關(guān)鍵詞：S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼；返修焊接；組織性能

中圖分類號(hào)：TG455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼具有較高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度、焊接性能良好、耐腐蝕優(yōu)良等特性，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的焊接。構(gòu)架是軌道車輛轉(zhuǎn)向架上最重要的部件之一，它不僅直接承載來(lái)自車體的重量，同時(shí)保證了車輛在直線和曲線上順利運(yùn)行。由此可以見，構(gòu)架結(jié)構(gòu)的焊接要求是十分嚴(yán)格的。構(gòu)架實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，在特殊情況下S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼不能一次焊接合格，考慮原材料成本的因素，會(huì)采取返修焊接的方法進(jìn)行調(diào)修，保證構(gòu)架符合使用要求。

1.試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為S355J2W+N 改良型耐候結(jié)構(gòu)鋼，化學(xué)成分見表1。試驗(yàn)焊絲為BOEHLER NiCu 1-IG【EN 440 G42 4 M（C）G0】，直徑φ1.2。

2.試驗(yàn)方法及內(nèi)容

試驗(yàn)采用MAG 焊，混合氣體為Ar：CO2=82：18，焊接參數(shù)為：電流250A～270A，電壓26V～31V，速度1.8 mm/s ～2.9mm/s，進(jìn)行3道焊接。試驗(yàn)用焊接試板尺寸為16mm×150mm×600mm，焊接采用全熔透對(duì)接焊。

焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，熱處理曲線如圖1所示。

按照試驗(yàn)方法及焊接工藝參數(shù)制備4個(gè)試樣，分別編號(hào)為A0、A2、A4、A6。取A2試樣，進(jìn)行2次返修焊接，取A4 試樣，進(jìn)行4次返修焊接。取A6 試樣，進(jìn)行6次返修焊接。按照表2所示，對(duì)上述試樣進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。返修時(shí)按圖2所示對(duì)“模擬缺陷”進(jìn)行清除。

3.試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 拉伸性能

通過對(duì)圖3拉伸性能的比較可以發(fā)現(xiàn)，拉伸試樣抗拉強(qiáng)度最小為495MPa，明顯高于母材抗拉強(qiáng)度下限470MPa，試驗(yàn)均斷裂于母材處，并且試驗(yàn)的抗拉強(qiáng)度隨返修次數(shù)的增加呈升高趨勢(shì)，焊接接頭強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2彎曲性能

通過彎曲試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，返修6次的試樣在試驗(yàn)中出現(xiàn)微小裂紋，長(zhǎng)度均不大于3mm，并且裂紋出現(xiàn)的位置基本都在熔合線處，通過金相顯微組織分析可以知道，裂紋是由于焊縫區(qū)域出現(xiàn)未熔合導(dǎo)致的缺陷，符合試驗(yàn)要求。

3.3 沖擊性能

通過沖擊試驗(yàn)結(jié)果可以明顯的看出，熱影響區(qū)的沖擊功大于試樣焊縫區(qū)域的沖擊功，不同的試樣焊縫的沖擊功變化的差異性很小，趨勢(shì)性和規(guī)律性不強(qiáng)，變化的離散性較大，但是隨著返修次數(shù)的增多熱影響區(qū)的沖擊功呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。返修次數(shù)最多的A6編號(hào)試樣與其他試樣相比呈現(xiàn)出比較明顯的下降，于焊縫區(qū)域出現(xiàn)了沖擊功最低值79J，熱影響區(qū)的沖擊功也出現(xiàn)最低值123J，即使沖擊功出現(xiàn)降低的趨勢(shì)，但仍高于S355J2W+N 材料-40℃沖擊功的最低值27J。

3.4 硬度性能

通過對(duì)圖4硬度性能分析可以發(fā)現(xiàn)，不同試樣的焊接接頭硬度都滿足常規(guī)的分布規(guī)律，即馬鞍形分布，不同試樣的硬度試驗(yàn)結(jié)果沒有明顯的變化趨勢(shì)性，但是熱影響區(qū)出現(xiàn)了硬度的最大值約為225HV，仍然符合標(biāo)準(zhǔn)小于320HV的要求。

結(jié)論

通過分析得出以下結(jié)論：

（1）母材為拉伸試驗(yàn)中試樣的均斷敏感區(qū)，試樣接頭的拉伸性能滿足結(jié)構(gòu)的性能要求，同時(shí)在一定的返修次數(shù)范圍內(nèi)增加返修次數(shù)會(huì)促使焊接接頭拉伸性能的提升。

（2）返修次數(shù)增加會(huì)影響試樣的彎曲性能，在彎曲試驗(yàn)中存在出現(xiàn)微裂紋的傾向。

（3）焊縫區(qū)域沖擊功對(duì)返修次數(shù)并不敏感，但是由于多次返修焊接熱影響區(qū)的沖擊性能會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象。

（4）試樣焊接接頭硬度為常見的“馬鞍形分布”規(guī)律，熱影響區(qū)出現(xiàn)了最大硬度225HV，不同試樣之間的硬度趨勢(shì)性較小。

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